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Die
Erfindung betrifft eine schubgesicherte Steckverbindung für ein System,
welches Muffenrohre, Formstücke
und Armaturen umfasst. Bei dieser Steckverbindung ist das eine Ende
eines Rohrstücks des
Muffenrohrs, des Formstücks
bzw. der Armatur als Einsteckende ausgebildet und in ein als Muffe ausgebildetes
Ende eines anderen Rohrstücks
einführbar.
An der Innenseite der Muffenkontur ist eine Dichtkammer zur Aufnahme
eines Dichtringes ausgebildet.
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Derartige
Steckmuffenverbindungen sind insbesondere bei im Schleudergußverfahren
hergestellten Muffenrohren und Formstücken aus duktilem Gußeisen bekannt.
Die Schubsicherung der Steckmuffenverbindung soll ein Lösen der
Verbindung bei mechanischer Beanspruchung der Rohre bzw. Formstücke in Längsrichtung
verhindern. Aus der
DE
220 500-C ist beispielsweise eine Steckmuffenverbindung
für im
Schleudergußverfahren
hergestellte Muffenrohre beschrieben, bei der das Spitzende des
einen Rohres in das Muffenende des anderen Rohres unter Zwischenschaltung
eines Dichtringes einführbar
ist, wobei auf dem Spitzende eine radial vorspringende Stützleiste
ausgebildet ist, die mit einer am freien Muffenende angeordneten
Schubsicherung zusammenwirkt. Die Stützleiste ist hierbei durch
eine Schweißraupe
gebildet, welche in einem separaten Verfahrensschritt auf der Außenseite
des Spitzendes angeschweißt
wird. Die Schubsicherung besteht aus einem geschlitzten Sicherungsring,
der in einer ringkammerförmigen
Ausnehmung des Muffenendes des angrenzenden Rohres gelagert ist
und sich an der Schweißraupe
bei Zug- bzw. Druckbeanspruchung abstützt. Aus der
DE 36 07 231 A1 ist eine
Weiterbildung dieser Steckmuffenverbindung bekannt, bei der die
Schubsicherung bajonettartig ausgebildet ist, mit n am Muffenende
radial nach innen vorstehenden Bundabschnitten und n sich über den
Umfang erstreckende, in gekuppeltem Zustand die Bundabschnitte hintergreifende
Leistensegmente des Spitzendes, wobei n ≥ 4 ist.
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Aus
der
DE 43 02 215 C1 ist
eine schubgesicherte Steckmuffenverbindung bekannt, bei der ein Dichtring
und ein von diesem getrennt ausgebildeter Klemmring mit einer Vielzahl
von in Umfangsrichtung mit gegenseitigem Abstand angeordneten Klemmsegmenten
vorgesehen sind, die eine ballig ausgebildete äußere Mantelfläche und
auf ihrer Innenfläche jeweils
eine Zahnung aufweisen, die bei Auftreten von axialen Kräften durch
Zusammenwirken der Balligen Mantelfläche mit einer sich konisch
zum Ende verjüngenden
Innenfläche
der Rohrmuffe radial gegen das Spitzende drücken. An dem Klemmring ist hierbei
ein am Muffenstirnende festlegbares, ihn tragendes Halteteil aus
Elastomer angeformt.
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Bei
den bekannten Steckmuffenverbindung mit einer Stützleiste auf der Außenseite
des freien Muffenendes ist es erforderlich, nach der Herstellung des
Gußrohres
bzw. des Formstücks
im Schleudergußverfahren
in einem separaten Verfahrensschritt die Stützleiste, beispielsweise eine
Schweißraupe, anzubringen.
Dies ist zeitaufwendig und verteuert das Herstellungsverfahren.
Bei den Steckmuffenverbindungen mit Dichtringen, die Klemmsegmente
aufweisen, hat sich gezeigt, dass die Dichtfunktion des Dichtrings
insbesondere bei höherer
Zug- bzw. Druckbeanspruchung in Längsrichtung beeinträchtigt werden
kann.
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Ausgehend
von diesen Nachteilen der aus dem Stand der Technik bekannten Schubsicherungen
liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schubsicherung für Muffenrohre
bzw.-Rohrstücke bereit
zu stellen, welche auch bei Zugbeanspruchung dicht ist, eine möglichst
einfache Herstellung und Verlegung der Muffenrohre bzw. Formstücke, sowie diese
Funktionen selbst bei bereits verlegten Rohren nachträglich ermöglicht.
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Gelöst wird
diese Aufgabe durch eine schubgesicherte Steckverbindung mit den
Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Steckverbindung
sind den Unteransprüchen
zu entnehmen.
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Die
Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die begleitenden
Zeichnungen näher
erläutert.
Die Zeichnungen zeigen:
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1:
Halbschnitt durch zwei mit einer schubgesicherten Steckverbindung
zusammengefügte
Rohrstücke,
wobei der untere Bereich einen Schnitt durch eine gegenüber der
Schnittdarstellung im oberen Bereich um 90° gedrehte Ebene zeigt;
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2:
Ausschnitt einer Schnittdarstellung einer schubgesicherten Steckverbindung
in einer zweiten, gegenüber
der in 1 dargestellten Steckverbindung geänderten
Ausführungsform;
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3:
Darstellung wie in 1 einer dritten, geänderten
Ausführungsform;
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4:
Darstellung wie in 1 einer vierten Ausführungsform
der Steckverbindung.
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In
der Halbschnittdarstellung der 1 werden
die Endbereiche von zwei Rohrstücken 1,4 gezeigt,
welche mit einer Steckverbindung zusammengefügt sind. Bei den Rohrstücken 1,4 kann
es sich um die Endbereiche von herkömmlichen Muffenrohren, insbesondere
von im Schleudergußverfahren hergestellten
Rohren aus duktilem Gußeisen
handeln. Es kann sich jedoch auch um Rohrstücke von Formstücken bzw.
von Armaturen handeln, welche Bestandteil eines Systems sind, das
Muffenrohre sowie zugehörige
Formstücke
und Armaturen umfaßt. Das
in 1 dargestellte Ende des einen Rohrstücks 1 ist
als Spitzende bzw. Einsteckende 2 ausgebildet und das Ende
des anderen Rohrstücks 4 ist
als Muffe 3 ausgebildet. Das Einsteckende 2 des
einen Rohrstücks 1 ist
zur Herstellung der Steckverbindung in die Muffe 3 eingeschoben.
Um die Steckverbindung abzudichten, ist an der Innenseite der Muffenkontur eine
Dichtkammer 5 zur Aufnahme eines hier nicht zeichnerisch
dargestellten Dichtringes ausgebildet. In diese Dichtkammer 5 wird
vor dem Zusammenfügen
der Rohrstücke 1,4 ein
Dichtring eingelegt. Bei dem Einschieben des Einsteckendes 2 in
die Muffe 3 wird dieser Dichtring verformt, wodurch ein
Anpressdruck erzeugt wird, der größer als der Innendruck des im
Rohr transportierten Mediums, beispielsweise Wasser oder Gas, ist.
Durch diesen Anpressdruck ist die Steckverbindung bis zu einem Grenzwert
gegen Lösen
der Verbindung durch Druck- bzw. Zugkräfte in Längsrichtung des Rohres gesichert.
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Um
eine Schubsicherung der Steckverbindung auch bei höheren Schubkräften zu
ermöglichen,
ist eine zusätzliche
Schubsicherung vorgesehen. Hierzu weist sowohl das Einsteckende 2 des
einen Rohrstücks 1 als
auch die Muffenkontur des anderen Rohrstücks 4 Verbindungselemente 6,7 auf, welche
miteinander korrespondieren. Bei dem in der 1 dargestellten
Ausführungsbeispiel
sind die Verbindungselemente 6,7 durch mindestens
einen in der Muffenkontur nach innen vorspringenden Haltenocken 6 und
einer hierzu korrespondierenden Öffnung
bzw. Aussparung 7 in dem Einsteckende 2 gebildet.
Der Haltenocken 6 ist in der Muffenkontur von der Stirnfläche 8 der
Muffe 3 aus gesehen hinter der Dichtkammer 5 angeordnet.
Bei zusammengefügter Steckverbindung
greift der Haltenocken 6 in die Öffnung bzw. Aussparung 7 ein
und stellt eine kraftschlüssige
Verbindung zwischen den Rohrstücken 1 und 4 her,
und zwar von der Stirnfläche 8 der
Muffe 3 aus gesehen hinter der Dichtkammer 5.
Um die Steckverbindung gegen noch höhere Schubkräfte zu sichern,
können
mehrere korrespondierende Verbindungselemente 6,7 entlang
des Außenumfangs
des Einsteckendes 2 des einen Rohrstücks 1 bzw. entlang
des Innenumfangs der Muffenkontur des anderen Rohrstücks 4 angeordnet
sein. So können
beispielsweise vier Haltenocken 6 an der Muffe 3 und vier,
hierzu korrespondierende Öffnungen
bzw. Aussparungen 7 in dem Einsteckende 2 vorgesehen sein.
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Um
ein einfaches Zusammenfügen
der Steckverbindungen zu ermöglichen,
ist die Aussparung 7 wie im unteren Bereich der 1 dargestellt L-förmig ausgebildet.
Sie weist einen in etwa rechteckigen Einführungsschlitz 7a und
eine annähernd hierzu
senkrecht verlaufende, rechteckige Haltenut 7b auf. Der
hierzu korrespondierende Haltenocken 6 ist quaderförmig ausgebildet.
Zum Zusammenfügen der
Steckverbindung wird das Einsteckende 2 des einen Rohrstücks 1 in
die Muffe 3 des anderen Rohrstücks 4 eingeführt, wobei
der oder jeder Haltenocken 6 in den Einführungsschlitz 7a der
korrespondierenden Aussparung 7 geschoben wird. Sobald
der Haltenocken 6 bis zum Ende des Einführungsschlitzes 7a eingeschoben
ist und an der Querwandung des Einführungsschlitzes 7a anstößt, werden
die beiden Rohrstücke 1,4 leicht
gegeneinander verdreht, wodurch der Haltenocken 6 in der
Haltenut 7b verrastet. In dieser Stellung ist der Haltenocken 6 gegen
ein Herausrutschen in Rohr-Längsrichtung
entlang der Rohrachse A gesichert.
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In
der 2 ist eine gegenüber der Darstellung der 1 geänderte Ausführungsform
der Steckverbindung gezeigt. Hierbei ist die in etwa rechteckige
Haltenut 7b so angeordnet, dass ihre Längsachse C einen spitzen Anstiegswinkel α mit der rechtwinklig
radialen Schnittfläche 9 des
Einsteckendes 2 des einen Rohrstücks 1 aufweist. Der
Haltenocken 6 ist zur leichteren Einführbarkeit in die Haltenut 7b keilförmig ausgebildet,
wie in der 2 dargestellt. Alternativ zu
der in 2 dargestellten Form des Haltenockens kann dieser
auch parallelogrammförmig
ausgebildet sein. Aufgrund der zur rechtwinklig radialen Schnittfläche 9 des
Einsteckendes 2 schräg
verlaufenden Längsachse
C der Haltenut 7b weist die Schubsicherung des Ausführungsbeispiels gemäß 2 nicht
nur eine Sicherung gegen Lösen der
Verbindung durch Schubkräfte
entlang der Rohrlängsachse
A auf, sondern auch gegen Schubkräfte mit einer kleinen Querkomponente
hierzu. Für
den praktischen Einsatz hat sich ein Anstiegswinkel α von 1° bis 10° und bevorzugt
von 2° bis
5° herausgestellt.
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In
der 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Steckverbindung
mit Schubsicherung dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Haltenocken 6 zylinderförmig ausgebildet
und die Öffnung
bzw. Aussparung 7 in dem Einsteckende 2 ist wiederum
L-förmig
mit einem länglichen,
rechteckigen Einführungsschlitz 7a und einer
im wesentlichen senkrecht zu diesem verlaufenden Haltenut 7b.
Der Endbereich der Haltenut 7b ist entsprechend der zylindrischen
Geometrie des Haltenockens 6 im Querschnitt halbkreisförmig abgerundet,
wie aus 3 ersichtlich. Die Längsachse
B des Einführungsschlitzes 7a verläuft nicht
wie in den Ausführungsbeispielen
der 1 und 2 parallel zur Rohrlängsachse
A, sondern schließt
mit dieser vielmehr einen spitzen Winkel β ein. Für den praktischen Einsatz hat
sich ein Winkelbereich von 1° ≤ β ≤ 10° als geeignet
erwiesen. Vorzugsweise wird der Winkel β im Bereich zwischen 2° bis 5° gewählt.
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In
der 4 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steckverbindung
mit Schubsicherung dargestellt und zwar in einer der 1 analogen
Halbschnittdarstellung. Die Verbindungselemente 10,11 welche
die Schubsicherung der Steckverbindung gewährleisten, sind hier durch eine
Bohrung 10 in dem Einsteckende 2 des einen Rohrstücks 1 und
einem hierzu korrespondierenden Bolzen 11 gebildet. Der
Bolzen 11 ist hierbei durch eine Öffnung 13 im Bereich
der Muffe 3 geführt
und greift von der Stirnfläche 8 der
Muffe 3 aus gesehen hinter der Dichtkammer 5 in
die Bohrung 10 im Einsteckende 2 ein. Um ein Durchrutschen
des Bolzens 11 durch die Öffnung 13 und die
Bohrung 10 zu verhindern, weist der Bolzen einen an dessen
Umfang vorstehenden Anlageflansch 14 auf, der auf dem Grund 15 einer
umlaufenden Haltenut 16 an der Oberseite der Öffnung 13 aufliegt.
Wie in dem Ausführungsbeispiel
nach 1 können
auch bei diesem Ausführungsbeispiel
mehrere miteinander korrespondierende Verbindungselemente 10,11 entlang des
Umfangs der Rohrstücke 1 und 4 vorgesehen sein.
Bei dem Bolzen 11 handelt es sich bevorzugt um einen Gewindebolzen
mit Flachdichtung aus Stahl oder duktilem Gußeisen. Zum Einschrauben des
Gewindebolzens 11 in die korrespondierende Bohrung 10 ist
diese als Gewindebohrung ausgebildet. Die Gewindebohrung 10 wird
nach der Herstellung des Rohres bzw. Rohrstücks 2, beispielsweise im
Schleudergußverfahren,
nachträglich
eingeschnitten. Mit dem in 4 dargestellten
Ausführungsbeispiel
einer Schubsicherung für
eine Steckverbindung können
auch noch nachträglich
bereits verlegte Rohre bzw. Rohrstücke schubgesichert werden,
indem die Bohrung 10 bzw. die Öffnung 13 in das Einsteckende 2 des
einen Rohres 1 bzw. in die Muffe 3 im Bereich
unmittelbar hinter der Dichtkammer 5 des anderen Rohres
gebohrt werden und anschließend
der Bolzen 11 eingefügt
wird.
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Ebenso
wird ermöglicht,
dass auf eine gewünschte
Länge abgelängte Rohrschäfte als
Einsteckende 2 verwendet werden können, in den an geeigneter
Position die Bohrung 10 am abgelängten Ende des Rohrstücks 2 eingebohrt
wird.
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Die
Verbindungselemente 6,7 bzw. 10,11 können bereits
bei der Herstellung der Muffenrohre bzw. der Formstücke und
Armaturen an das Rohrstück
angeformt werden. So werden beispielsweise die Haltenocken 6 beim
Schleudergußverfahren
angeformt, wozu der im Schleuderguß verwendete Kern eine entsprechende
Ausnehmung zur Bildung des Haltenockens 6 aufweist. Entsprechend
ist der Kern zur Bildung der Öffnung
bzw. Aussparung 7 bzw. der Bohrung 10 mit einem
L-förmigen
Vorsprung bzw. einem vorstehenden Zapfen versehen. Auf diese Weise
wird vermieden, dass die Verbindungselemente erst nachträglich an
den Rohrstücken
angebracht werden müssen.
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Die
hier dargestellten Schubsicherungen für Steckmuffenverbindungen sind
bei allen im Markt befindlichen Rohr-/Formstück-/Armatur-Systemen und für alle Rohrdurchmesser
D verwendbar.
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Um
eine einfache und sichere Montage der Steckverbindung zu ermöglichen,
ist bei einem weiteren, hier nicht zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispiel
die Position der Haltenocken 6 auf der Außenseite
der Muffe 3 markiert. Auf diese Weise wird ein Einführen des
Einsteckendes 2 in die Muffe 3 in der richtigen
Position, in der der Einführungsschlitz 7a mit
dem korrespondieren Haltenocken 6 fluchtet, vereinfacht.
Um ein Einschieben des Einsteckendes 2 in die Muffe 3 bis
zur vorgesehenen Tiefe zu vereinfachen, ist darüber hinaus eine Markierung auf
der Außenseite
des Einsteckendes vorgesehen, die mit der Stirnfläche 8 der
Muffe 3 bei erreichen der vorgesehenen Einschubtiefe fluchtet.
Sobald das Einsteckende 2 in die Muffe 3 bis zur
vorgesehenen Einschubtiefe eingeschoben ist, liegt der Haltenocken 6 am
Ende des Einführungsschlitzes 7a am
Anschlag und kann durch eine kleine radiale Verdrehung der beiden
Rohrstücke 1 und 4 gegeneinander in
seine Endstellung gebracht werden, so daß der Haltenocken 6 in
der Haltenut 7b verrastet. Um die Richtung der für die Einstellung
dieser Endstellung erforderlichen Drehung der Rohre 1,4 anzuzeigen,
ist auf der Außenseite
des Einsteckendes 2 bzw. der Muffe 3 eine Pfeilmarkierung
angebracht.
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Gegenüber den
bekannten Schubsicherungen für
Steckmuffenverbindungen zeichnet sich die erfindugsgemäße Steckverbindung
dadurch aus, dass mittels der korrespondierenden Verbindungselemente
6,
7 bzw.
10,11 eine
kraftschlüssige
Verbindung hinter der Dichtkammer
5 erfolgt. Zur Herstellung
dieser kraftschlüssigen
Verbindung sind keine Halteelemente, wie z. B. Haltekeile oder Haltekrallen und
auch keine nachträglich
nach der Herstellung der Rohre bzw. Formstücke anzubringende Stützelemente,
wie z. B. Schweißraupen,
erforderlich. Gegenüber
den bekannten Steckverbindungen mit Schubsicherung zeichnet sich
die erfindungsgemäße Steckverbindung
weiterhin dadurch aus, dass sie auf einfache Art wieder lösbar ist,
indem die zusammengefügten
Rohrstücke
1,
4 in
entgegengesetzter Richtung gegeneinander verdreht werden und der
oder jeder Haltenocken
6 aus dem Einführungschlitz
7a durch
Herausziehen des Einsteckendes
2 aus der Muffe
3 in
Längsrichtung
A herausgeführt
wird. Bei dem Ausführungsbeispiel
der
4 erfolgt die Lösung der schubgesicherten Steckverbindung
durch Herausnehmen des Bolzens
11 aus der Bohrung
10 und
Herausziehen des Einsteckendes
2 aus der Muffe
3 in
Längsrichtung
entlang der Rohrlängsachse
A. Gegenüber
der in der
DE 36 07
231 A1 beschriebenen Schubsicherung zeichnet sich die erfindungsgemäße Steckverbindung
zusätzlich
noch dadurch aus, dass der Winkel, um den die beiden miteinander
zu verbindenden Rohrstücke
1,
4 relativ
zueinander verdreht werden müssen,
um die Steckverbindung zu verriegeln, wesentlich kleiner ist. Bei
der erfindungsgemäßen Steckverbindung
reicht nämlich
eine Drehung um ca. 5° bis
10° aus,
um den oder jeden Haltenocken
6 in der zugehörigen Haltenut
7b zu
verrasten, wohingegen bei der genannten Steckmuffenverbindung eine
Drehung um 45° erforderlich
ist. Hierdurch wird eine wesentlich einfachere Montage ermöglicht.